2015年03月08日

C#でリングノードベンチマーク

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どう書く?orgに感謝を込めて」シリーズ その75

■問題 (出題者:tsuwabukiさん)
N個のノードを作り、1番目のノードに送られたメッセージは2番目のノードに、
2番目のノードに送られたメッセージは3番目のノードに、・・・、
N番目のノードに送られたメッセージは1番目のノードに送られるようにリングを形成し、
そのリング上を一つのメッセージがM回まわるのにかかる時間を計測してください。


M回の情報は、Nodeに持たせるべきなのか? Messageに持たせるべきなのか?すこし悩みましたが、 ここでは Node に持たせてみました。
なお、普通にメソッド呼び出しで、メッセージ送信を書くと、最後のメッセージを送った後に、処理はメソッドの呼び出し元に順に逆戻りしていくことになります。
これだととても無駄なことしているように思えてしまいます。それと、n,mの数が多いと、Stack Overflow の可能性もあります。
そのため、メソッド呼び出しでメッセージ送信するのではなく、Taskクラスを使い、タスクを非同期に起動する方法にしてみました。

でも、Waitの方法がちょっと気に入らないです。
ちなみに、最後までメッセージが渡ったら、そのメッセージをコンソールに出力させています。

あなたならどう書く?

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;

namespace Doukaku.Org {
    class Program {
        static void Main(string[] args) {
            RingNodeBench(300, 50);
            Console.ReadLine();
        }

        static void RingNodeBench(int n, int m) {
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            // n個のノードを作成し、リングを形成。
            Node node1 = new Node(m);
            Node curr = node1;
            for (int i = 1; i < n; i++) {
                curr.Next = new Node(m);
                curr = curr.Next;
            }
            curr.Next = node1;

            // 一つ目のノードにメッセージを送信
            Message msg = new Message { Text = "メッセージ"  };

            node1.Post(msg);
            Node.Wait();

            sw.Stop();

            Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds);
        }
  

    }

    class Message {
        public string Text { get; set; }
    }

    class Node {
         private static AutoResetEvent _autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);

        public static void Wait() {
            _autoResetEvent.WaitOne();
        }

        private int _count;
        public Node(int count) {
            _count = count;
        }
        public Node Next { get; set; }

        public void Post(Message message) {
            if (_count-- <= 0) {
                _autoResetEvent.Set();
                Console.WriteLine(message.Text);
                return;
            }
            Task.Factory.StartNew(() => this.Next.Post(message));
        }
    }
 }
  

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2014年08月24日

C#で並行処理

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どう書く?orgに感謝を込めて」シリーズ その35

■問題 (出題者:sumim さん)
数値(たとえば1から10)と、アルファベット(たとえばAからJまで)を順に出力する別々のループ処理を並行に実行させ、共通の出力先に出力する極力シンプルなコードを書いてください。
念のため、実行後、出力先に数値とアルファベットが混ざって出力されている(たとえば、数値がすべて出力されてからアルファベットが続く…というふうになっていない)ことを確認してください。混ざってさえいれば、それぞれ1文字ずつ交互である必要はありませんし、もちろん交互でも構いません。
出力先や出力方法は自由です。標準出力、テキストファイル、コンテナオブジェクト(配列、リスト、コレクション)など使いやすいもので構いません。
例として Squeak Smalltalk でのコードと結果を示します。シンプルなコードなので Smalltalk に馴染みがない人も、おおよその内容は掴めると思います。
| out |
out := OrderedCollection new.

[(1 to: 10) do: [:each | out add: each. Processor yield]] fork.
[($A to: $J) do: [:each | out add: each. Processor yield]] forkAndWait.

^out asArray  "=> #(1 $A 2 $B 3 $C 4 $D 5 $E 6 $F 7 $G 8 $H 9 $I 10 $J) "


もちろん可能であれば、疑似である必要はありません。^^;


出力先はいちばん簡単と思われる標準出力としました。
まずは、Threadクラスを使ったコード。

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Collections;
using System.Threading.Tasks;

namespace Doukaku.Org {
    class Program {
        static void Main(string[] args) {
            ParallelTest();
            Console.ReadLine();
        }

        // Threadを使った例
        private static void ParallelTest() {
            Thread th1 = new Thread(PrintSeq);
            Thread th2 = new Thread(PrintSeq);
            th1.Start("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ");
            th2.Start("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
            th1.Join();
            th2.Join();
        }

        // 引き数 obj は、IEnumerableを実装している必要がある。引き数の値を順に出力する。
        // PrintSeqが直ぐに終わらないように、途中でウエイトしている。
        private static void PrintSeq(object obj) {
            foreach (var x in (IEnumerable)obj) {
                Console.Write(x.ToString());
                Thread.Sleep(2);
            }
        }
    }
}

いちおう、Taskクラスを使ったコードも書いてみた。これくらい単純な問題ならば、Taskクラス使うのも悪くない。

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Collections;
using System.Threading.Tasks;

namespace Doukaku.Org {
    class Program {
        static void Main(string[] args) {
            ParallelTest();
            Console.ReadLine();
        }

        static void ParallelTest() {
            var task1 = Task.Factory.StartNew(PrintSeq, "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY");
            var task2 = Task.Factory.StartNew(PrintSeq, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
            task1.Wait();
            task2.Wait();
        }

        // 引き数 obj は、IEnumerableを実装している必要がある。引き数の値を順に出力する。
        // PrintSeqが直ぐに終わらないように、途中でウエイトしている。
        private static void PrintSeq(object obj) {
            foreach (var x in (IEnumerable)obj) {
                Console.Write(x.ToString());
                Thread.Sleep(2);
            }
        }
   }
}
  
Posted by gushwell at 23:00Comments(0)TrackBack(0)

2014年08月20日

C#で出力の一時停止と再開

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どう書く?orgに感謝を込めて」シリーズ その34

今回の投稿が、1111回目となります \(^o^)/

■問題
起動すると、標準出力に1秒毎に'a'の1文字を出力し続けるプログラムで、 以下の条件を満たすものを「どう書く?」
'q'キーが押されるとプログラムは終了する
出力中に'p'キーが押されると一時停止する
一時停止中に'p'キーが押されると出力を再開する 
         ※ すみなせん、出題者不明です。

3つの方法(Timer, Thread, Task)で書いています。
BackgroundWorkerで使うって方法もあるけど、それほど代わり映えしないので書いてません。
まずは、Timerを使ったコード
using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace Doukaku.Org {
    class Program {
        static void Main(string[] args) {
            Execute();
            Console.WriteLine("Fin");
        }

        // System.Timers.Timerを使ったコード
        private static void Execute() {
            using (var timer = new System.Timers.Timer()) {
                timer.Interval = 1000;
                timer.Elapsed += (s, e) => Console.Write('a');
                timer.Enabled = true;
                while (true) {
                    var key = Console.ReadKey(false);
                    if (key.KeyChar == 'q')
                        break;
                    if (key.KeyChar == 'p') {
                        timer.Enabled = !timer.Enabled;
                    }
                }
                timer.Enabled = false;
            }
        }
    }
}
次はThreadを使ったコード
private static void Execute() {
    ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(true);
    Thread thread = new Thread(
        () => {
            while (true) {
                Console.Write('a');
                Thread.Sleep(1000);
                mre.WaitOne();
            }
        }
    );
    thread.Start();
    bool suspend = false;
    while (true) {
        var key = Console.ReadKey(false);
        if (key.KeyChar == 'q') {
            mre.Set();
            break;
        }
        if (key.KeyChar == 'p') {
            if (suspend)
                mre.Set();
            else
                mre.Reset();
            suspend = !suspend;
        }
    }
    thread.Abort();
}

最後は、Taskを使った例。
なんだか、だんだん複雑になっていくなー。 前のコードと同じようにManualResetEventを使って、一時停止を実現しているけど、他によい方法はないのかしら?
Taskクラスは複雑すぎて僕には使いこなせません。Threadのほうがはるかに単純で扱いやすいと思うのは僕だけでしょうか?

private static void Execute() {
    CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();
    ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(true);   
    var task = new Task(
        () => {
            while (!tokenSource.IsCancellationRequested) {
                Console.Write('a');
                Thread.Sleep(1000);
                mre.WaitOne();
            }
        },
        tokenSource.Token
    );
    try {
        task.Start();
        bool suspend = false;
        while (true) {
            var key = Console.ReadKey(false);
            if (key.KeyChar == 'q') {
                mre.Set();
                break;
            }
            if (key.KeyChar == 'p') {
                if (suspend)
                    mre.Set();
                else
                    mre.Reset();
                suspend = !suspend;
            }
        }
        tokenSource.Cancel();
        task.Wait();
    } finally {
        task.Dispose();
    }
}
  
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